Tarptautinėje kosminėje stotyje nuolat sklando tas pats klausimas: kaip čia dirbantys astronautai niekada nelieka be deguonies. Nors tai skamba kaip mokslinės fantastikos siužetas, patikimas oro tiekimas orbitoje yra kasdienė inžinerinė užduotis, nuo kurios tiesiogiai priklauso žmonių gyvybė.
Ankstyvose kosminėse misijose deguonis buvo tiesiog vežamas balionuose. Tačiau tokia schema tiko tik kelių dienų skrydžiams, o ne mėnesius trunkančiam darbui kosminėse stotyse.
Nuolatinio deguonies poreikio problema
Kiekvienam astronautui kasdien reikia apie 0,8 kilogramo deguonies. Trijų žmonių įgulos aštuonių dienų Apollo 11 kelionei į Mėnulį pakako maždaug 50 kilogramų deguonies atsargų, kurios tilpo į kelis slėginius balionus.
Tačiau pusės metų misijai su septyniais astronautais prireiktų daugiau kaip 1 000 kilogramų deguonies. Tai reikštų dešimtis sunkių talpų, kurių nuolatinis gabenimas iš Žemės būtų brangus ir nepraktiškas.
Be to, vien deguonies neužtenka. Iškvėptas anglies dioksidas turi būti patikimai pašalinamas, nes jam kaupdamasis ima skaudėti galvą, sutrinka orientacija, o esant didelei koncentracijai jis tampa mirtinai pavojingas.
Vandens perdirbimas ir elektrolizė
Dabartinis sprendimas Tarptautinėje kosminėje stotyje remiasi uždaru ciklu. Specialios sistemos surenka beveik visą drėgmę – nuo iškvėpto oro ir prakaito iki plovimo vandens bei šlapimo. Vėliau ši drėgmė išvaloma ir paverčiama geriamu vandeniu.
Šis vanduo tiekiamas į elektrolizerį, kuriame, naudojant elektrą, vandens molekulės suskaidomos į deguonies ir vandenilio dujas. Deguonis patenka į kabinos orą, o vandenilis arba išmetamas į kosmosą, arba panaudojamas reakcijai su surinktu anglies dioksidu, gaminant metaną ir naują vandenį.
Žemėje dujų burbuliukai iš vandens lengvai iškyla į paviršių dėl gravitacijos, tačiau orbitoje jie linkę „prilipti“ prie elektrodų. Todėl reikia papildomų separatorių, kurie, sukdami vandenį panašiai kaip skalbimo mašina gręžimo režimu, atskiria skystį nuo dujų.
Nauja kryptis: MOGA sistema
Sudėtingi siurbliai ir separatoriai yra gendantys mazgai, o keliaujant toliau nuo Žemės juos nuolat keisti bus sudėtinga. Todėl tyrėjai kuria vadinamąją magnetohidrodinę deguonies generavimo sistemą MOGA, kuri neturi jokių judančių dalių.
Joje vanduo elektrolizės kameroje sukamas magnetiniu lauku. Kai krūvį turinčios dalelės juda statmenai magnetiniam laukui, į jas veikia Lorenco jėga, nukreipianti skystį į šalį ir sukurianti sūkurį. Taip deguonies ir vandenilio burbuliukai atsiskiria be mechaninių siurblių.
Tokia sistema būtų patikimesnė, užimtų mažiau vietos ir reikalautų mažiau priežiūros. Tai ypač svarbu planuojant ilgalaikes misijas į Mėnulio orbitą ar Marsą, kur atsarginė įranga ir remonto galimybės labai ribotos.
Nors MOGA technologija dar bandoma laboratorijose ir eksperimentiniuose skrydžiuose, ji rodo, kaip keičiasi požiūris į gyvybės palaikymą kosmose. Kuo patikimiau astronautai galės gaminti deguonį vietoje, tuo drąsiau žmonija galės žengti gilyn į Saulės sistemą.
